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Les métaux de transition et les métaux non ferreux tels que le cuivre, le nickel et le cobalt conviennent non seulement comme matériaux dans l’ingénierie et la technologie, mais également pour une large gamme d’applications en électrochimie et en catalyse. Leurs propriétés chimiques et physiques sont liées à l’occupation des coquilles externes d-orbitales autour des noyaux atomiques. Les niveaux énergétiques des électrons ainsi que leur localisation ou délocalisation peuvent être étudiés à la source de rayons X BESSY II, qui offre un puissant rayonnement synchrotron.
Cuivre, Nickel, Cobalt
L’équipe du Uppsala-Berlin Joint Lab (UBjL) autour du Pr Alexander Föhlisch et du Pr Nils Mårtensson vient de publier de nouveaux résultats sur des échantillons de cuivre, de nickel et de cobalt. Ils ont confirmé les découvertes connues pour le cuivre, dont les électrons d sont localisés atomiquement, et pour le nickel, dans lequel des électrons localisés coexistent avec des électrons délocalisés. Dans le cas de l’élément cobalt, qui est utilisé pour les batteries et comme alliage dans les piles à combustible, cependant, les résultats précédents étaient contradictoires car la précision de la mesure n’était pas suffisante pour faire des déclarations claires.
Spectroscopie combinée à des détecteurs très sensibles
A BESSY II, le laboratoire commun Uppsala-Berlin a mis en place un instrument qui permet des mesures avec la précision nécessaire. Pour déterminer la localisation ou la délocalisation électronique, la spectroscopie de coïncidence photoélectronique Auger (APECS) est utilisée. APECS nécessite les nouveaux spectromètres d’électrons « Angle résolu Time of Flight » (ArTOF), dont l’efficacité de détection dépasse celle des analyseurs hémisphériques standard par des ordres de grandeur. Équipée de deux spectromètres d’électrons ArTOF, la station terminale CoESCA@UE52-PGM supervisée par le scientifique de l’UBjL, le Dr Danilo Kühn, est unique au monde.
Analyser des matériaux (catalytiques)
Dans le cas de l’élément cobalt, les mesures ont maintenant révélé que les électrons d du cobalt peuvent être considérés comme fortement délocalisés. « Il s’agit d’une étape importante pour une détermination quantitative de la localisation électronique sur une variété de matériaux, de catalyseurs et de processus (électro)chimiques », souligne Föhlisch.
Source de l’histoire :
Matériel fourni par Centre Helmholtz de Berlin pour les matériaux et l’énergie. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
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